용접 후 열처리 - ASME 섹션 VIII 및 API 650

용접 후 열처리(PWHT)는 잔류 인장 응력을 완화하는 동시에 열 영향을 받는 구역과 용접 금속 미세 구조를 강화하여 배관 및 압력 용기 코드에서 요구하는 환경 보조 균열의 위험을 줄이는 역할을 합니다.

PWHT는 저항 또는 유도 가열 방법을 사용하여 수행할 수 있으며, 탄소강 장비의 경우 ASME 섹션 VIII Div 1에 명시되어 있습니다. 표 UCS-56.1은 PWHT를 수행하는 데 필요한 가열 사이클 데이터와 해당되는 예외 사항을 제공합니다.

예열

예열과 PWHT는 최적의 품질을 달성하기 위해 두꺼운 고강도 금속을 용접하는 데 필수적인 부분입니다. 예열은 수분을 제거하고 냉각 속도를 낮출 뿐만 아니라 내부 응력을 용접 이음새에 고르게 재분배함으로써 용접 후 균열과 뒤틀림을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 처리는 용접부가 일상적인 작동과 관련된 힘과 진동을 견딜 수 있도록 할 뿐만 아니라 나중에 비용이 많이 드는 수리로 이어질 수 있는 은밀한 위협인 수소로 인한 균열을 방지합니다.

PWHT에는 일반적으로 저항 히터, 산소 가스 버너, 세라믹 패드 및 블랭킷, 인덕션 코일 또는 퍼니스 기반 시스템을 사용하여 용접 부위를 용접 절차에 지정된 예열 온도로 가열하는 과정이 포함됩니다. 이 단계가 완료되면 원치 않는 야금학적 변화에 충격을 주지 않도록 서서히 냉각이 이루어지며, 정규화된 구조는 향상된 인성과 균일한 강도를 제공하므로 압력 용기 및 파이프라인과 같은 미션 크리티컬 애플리케이션에 적합합니다. PWHT 공정 중 업계 표준을 준수하려면 데이터 로거를 사용하여 PWHT 공정 중 모든 용접 영역의 온도 프로파일을 모니터링하세요.

담금 시간

PWHT 사이클의 일부로, 가열 영역은 원하는 온도를 장시간(일반적으로 두께 1인치당 1시간) 유지해야 합니다. 응력 완화를 극대화하고 긴 서비스 수명을 보장하려면 응력 완화를 저해하고 뒤틀림이나 서비스 장애의 위험이 있는 고온 또는 저온 지점 없이 균일한 담금 시간이 발생해야 하며, 이는 용기나 부품의 모서리와 같이 제한된 섹션이 있는 영역에서 특히 중요합니다.

따라서 국부적인 용접 후 열처리를 수행할 때는 특별한 주의를 기울여야 합니다. 램프 속도를 신중하게 관리하면 용접 야금 특성을 손상시키고 조기 고장을 일으킬 수 있는 열 구배 없이 전체 영역이 목표 온도에 도달할 수 있습니다. 또한 이 가열 공정 전반에 걸쳐 자동 기록 열전대를 사용하여 균일성을 검증해야 하며, 그 결과는 검사 및 적합성 테스트 목적의 정확한 데이터를 제공하여 ASME 섹션 VIII Div 1에 따른 재인증 요건을 피하는 데 도움이 됩니다.

냉각

용접 후 열처리가 필요한 경우, 원하는 결과를 얻으려면 적절한 가열 및 냉각이 이루어져야 합니다. 이 프로세스는 내부 응력 완화, 강도 강화, 경도 증가, 균열 가능성이 있는 미세 구조 변화를 최소화하고 내부 응력으로 인한 균열 위험을 줄이는 것을 목표로 합니다.

용접 재료를 특정 온도로 가열한 다음 천천히 냉각하면 내부 응력이 균일하게 팽창하고 재분배되는데, 이를 어닐링이라고 합니다. 노멀라이징과 같은 다른 기술은 금속의 경도를 낮추고 입자 구조를 개선하여 연성과 손상에 대한 저항력을 향상시킵니다.

사용되는 PWHT 유형에 관계없이 적절한 용접 부위 온도에 도달하면서 열 구배와 응력을 최소화하려면 램프 속도를 제어하는 것이 필수적입니다. 현장 애플리케이션에서는 절연 및 열전대와 결합된 전기 저항 히터 또는 유도 코일을 사용하며, 램프 및 침지 시간은 코드 또는 사양 요구 사항을 충족해야 하며, 새로운 응력이 형성되지 않도록 각 PWHT 후 냉각을 면밀히 모니터링해야 합니다.

품질 관리

ASME 섹션 VIII 및 API 650과 같은 산업 규정은 특정 재료 및 애플리케이션에 대한 명확한 지침을 제공하여 PWHT 전략이 전체 수명 동안 구조적으로 건전하고 내구성을 유지할 수 있도록 명확한 방향을 제시합니다. 이러한 규정을 준수하면 용접된 부품이 전체 수명 동안 구조적으로 건전한 상태를 유지할 수 있습니다.

효과적인 PWHT 공정은 용접 잔류 응력을 줄이는 동시에 용접으로 인해 잠재적으로 부서지기 쉬운 미세 구조 영역을 강화하는 동시에 수소로 인한 균열 위험을 줄이고 용접 금속을 경화시켜 원자로 용기, 석유 및 가스 파이프라인 또는 항공 우주 터빈 및 동체와 같은 고위험 애플리케이션에서 필수적인 품질을 제공합니다. 따라서 원자로 용기, 석유 및 가스 파이프라인, 항공 우주 터빈 및 동체와 같은 고위험 환경에서는 PWHT가 필수 요건입니다.

PWHT 적용은 어렵고 복잡할 수 있습니다. 요구 사항은 코드마다 크게 다르며 사양도 다양합니다. PWHT를 올바르게 적용하면 비용이 많이 드는 재작업이 필요한 불합격 용접과 잠재적인 안전 위험을 방지할 수 있습니다.